Многокомпонентная ректификация идеальных

Учет изменения термодинамических констант. Изменения. констант фазового равновесия или величин относительной летучести по высоте колонны связаны с зависимостью их от температуры (при допущении о постоянстве давления и об идеальности фаз). Это учитывается обычно введением в расчет колонн многокомпонентной ректификации зависимостей в в иде полиномов. Константы фазового равновесия отдельных компонентов определяются по формуле (И, 50). [c.83]

Ниже описана попытка создания такого целевого комплекса, который позволяет автоматизировать многие этапы проектирования и исследования непрерывной многокомпонентной ректификации неидеальных и идеальных смесей, а также производить ряд расчетов, связанных с исследованием неидеального многокомпонентного равновесия жидкость — пар, процессов конденсации, испарения и т. д. [c.44]

Расчет многокомпонентной ректификации часто приходится выполнять в отсутствие сколь-либо полных данных или при полном отсутствии данных по равновесию. Поэтому в процессе расчета обычно возникает необходимость определения параметров, характеризующих парожидкостное равновесие. Ограничившись случаями, когда к паровой фазе применимы законы идеальных газов, коэффициенты распределения компонентов при давлении р можно определить нз уравнений [c.126]

Ректификация идеальных многокомпонентных смесей [c.545]

Решение рассматриваемой задачи в современной инженерной практике проводят при помощи электронных счетно-решающих устройств (ЭЦВМ), для которых имеются уже готовые программы. Заметим, что изложенное выше графическое определение требуемого числа теоретических тарелок в колонне для ректификации идеальных многокомпонентных смесей также используют метод от тарелки к тарелке . Расчет облегчен лишь наличием простого описания равновесного распределения компонентов смеси между паровой и жидкой фазами. [c.553]

Для определения в колонне общего минимального числа тарелок при ректификации идеальных многокомпонентных смесей Фенске [60] предложил уравнение [c.98]

На определенном этапе развития теории фракционирования при разработке методов статического расчета колонн многокомпонентной ректификации исследователи, как правило, ограничивались случаями разделения идеальных смесей, служивших как бы моделями, на базе которых разрабатывались различные методики расчета. Использование электронных вычислительных машин в значительной мере устранило трудности потарелочного расчета и открыло новые возможности дальнейшего развития и совершенствования теории и практики многокомпонентной ректификации.. [c.5]

Определение минимального флегмового числа для процесса ректификации многокомпонентной смеси вообще и для процесса азеотропной ректификации, в частности, является чрезвычайно сложной задачей. Предложенные методы применимы, главным образом, для случая ректификации идеальных смесей. Если в процессе азеотропной ректификации концентрация разделяющего агента в укрепляющей части колонны мало изменяется, то минимальное флегмовое число может быть ориентировочно определено по условиям равновесия на тарелке питания с помощью уравнения материального баланса (368), в котором вместо должна-быть подставлена концентрация отгоняемого компонента в жидкости, а вместо г/п+1 — концентрация этого компонента в равновесном паре. [c.286]

РЕКТИФИКАЦИЯ ИДЕАЛЬНЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ [c.337]

В рамках такой классификации наиболее перспективным представляется первый подход к решению задачи расчета процесса многокомпонентной ректификации в силу его общности. Основным недостатком такого подхода является необходимость использования для решения задачи ЭВМ с очень большим быстродействием и объемом оперативных запоминающих устройств [130, 247, 244]. Для второй группы методов характерно то обстоятельство, что размерность решаемой системы уравнений удается снизить лишь в случае использования различного рода упрощений (идеальность разделяемой смеси, теоретическая ступень разделения). Если же учитывать, например, неидеальность разделяемой смеси, то размерность задачи возрастает до первоначальной [229, 247]. Методы третьей группы рекомендуется использовать лишь при проведении большого числа однообразных расчетов (например, при использовании их с некоторыми алгоритмами оптимизации). Главные же их недостатки заключаются в том, что для задач даже одного и того же класса слишком велика вероятность получения расходящегося итерационного процесса, например в случае зависимости скорости сходимости от величин режимных параметров [215]. Аналогичные недостатки присущи и ряду других используемых в настоящее время алгоритмов. [c.51]

РАСЧЕТ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ ИДЕАЛЬНЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ НА ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ [c.208]

Все существующие методы расчета ректификации многокомпонентных смесей можно разделить на точные и приближенные. Ввиду недостаточности данных о кинетике процесса массообмена при многокомпонентной ректификации расчет проводят обычно по числу теоретических ступеней разделения, или теоретических тарелок. Точные методы предусматривают расчет от ступени к с т у п е н и исходя из допущения, что разделяемая смесь является идеальной. Приближенные методы основаны на сведении многокомпонентной смеси к бинарной. [c.531]

Нефть и ее фракции представляют собой сложную многокомпонентную смесь. Смесь углеводородов одного гомологического ряда, как правило, подчиняется законам идеальных растворов, но в присутствии углеводородов других классов ее свойства в той или иной степени отклоняются от свойств идеальных растворов, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона. Крайним проявлением такого поведения смесей углеводородов является образование различных азеотропных смесей. Эти явления из-за их сложности недостаточно изучены, в связи с чем процессы перегонки и ректификации смесей рассчитывают, используя законы идеальных растворов. Для инженерных расчетов точность такого способа допустима. [c.43]

В зависимости от типа элементов схемы (однородные или неоднородные) задача синтеза технологической схемы может ставиться по-разному. При выборе технологической схемы с однородными элементами (теплообменной системы, системы разделения многокомпонентных идеальных смесей методом ректификации) обычно отсутствует исходный вариант схемы и элементы могут соединяться между собой самыми различными способами. Задача состоит в том, чтобы найти оптимальный вариант их соединения (оптимальный в смысле критерия). В случае теплообменной системы задача синтеза может быть сформулирована следующим образом [34]. Имеется М горячих потоков 8 1 И = 1, 2,. . ., М), которые необходимо охладить, и N холодных потоков (7 = 1,2,.... . ., N), которые необходимо нагреть. Для каждого потока заданы начальная Гн, конечная Гк температуры и водяной эквивалент. Имеются также вспомогательные нагреватели и холодильники. Задача синтеза Состоит в том, чтобы создать систему из рекуперативных теплообменников, нагревателей и холодильников, которая позволила бы достичь заданных конечных температур потоков при минимуме полной стоимости системы при заданных стоимостях элементов. [c.108]

Снижение потерь за счет необратимости процесса ректификации является традиционной задачей исследования. Речь идет именно о снижении, поскольку при разделении многокомпонентных смесей реализация идеального процесса,практически невозможна. Наличие достоверных моделей расчета колонн и теплообменной аппаратуры делает возможным определение оптимальных условий работы установок в настоящее время с достаточной точностью. На современном этапе исследований ставится вопрос о рациональном распределении энергии потоков внутри схемы и снижении непроизводительных расходов тепла. Решение этой задачи становится возможным в результате применения системного анализа к исследованию химических производств. [c.488]

Этот метод обеспечивает расчет значений а идеальных и неидеальных смесей при различных давлениях на основе экспериментальных данных, полученных при ректификации на насадочных колоннах. Метод применим также и к многокомпонентным смесям. [c.83]

Многокомпонентные смеси, подвергаемые ректификации, могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся смеси, содержащие компоненты, подчиняющиеся законам Рауля и Генри (см. гл. I). Эти смеси носят название идеальных. [c.107]

Вследствие этого расчеты процесса ректификации многокомпонентных систем развивались главным образом для идеальных систем. [c.107]

В случае же ректификации многокомпонентных смесей фазовое равновесие выражается весьма сложными зависимостями, а полный состав продуктов разделения — дистиллата и кубового остатка — не может быть определен без предварительного расчета. Вследствие этих трудностей методы расчета (процессов ректификации многокомшонентных смесей изучены недостаточно. Усилия исследователей концентрировались главным образом вокруг наиболее легкой части проблемы — разработки методов расчета процессов ректификации идеальных смесей. [c.232]

Во многих случаях метод экстрактивной ректификации применяется для разделения многокомпонентных смесей. Таковы, например, обычно смеси углеводородов. По изложенным выше причинам коэффициенты относительной летучести компонентов таких смесей в процессе экстрактивной ректификации могут быть приняты постоянными. Поэтому расчет может производиться с помощью методов, применяемых для расчета процессов обычной ректификации идеальных многокбмпонентных смесей. Из числа этих методов широкое распространение получил приближенный метод Джиллиланда [247], благодаря его относительной простоте. Аналитический метод расчета процессов ректификации многокомпонентных идеальных смесей был предложен Ундервудом [249—252]. [c.248]

Рис. ХЬ20. К графическому определению числа теоретических тарелок в колоннах для ректификации идеальных многокомпонентных смесей.

Приведенные выше формулы оценок выведены с помощью гипотетической модели, для которой имеют место наибольшие градиенты концентращш, поскольку рассматривается массообмен под действием односторонней движущей силы. В реальнь Х условиях ректификации, когда движущие силы массообмена, как правило, знач1 тельно меньше и соответственно меньше градиенты концентраций, погрешности от использования модели идеального вытеснения также будут меньше, чем предсказываемые формулами (6.234) и (6.237), что дает возможность уверенного использования найденных оценок для определения применимости модели идеального вытеснения при моделировании реальнь х насадочных колонн многокомпонентной ректификации. [c.272]

Достижения в области ректификации идеальных смесей позволяют обратить внимание на другой класс задач, связанный с исследованием процессов разделения многокомпонентных неидеальных азеотропных и гетероазео-тропных смесей. В этом случае на результаты ректификатаи и дистилляции определяющим образом вл.яя.ет физико-химическая природа разделяемой смеси. Здесь фактически возникают дле взаимосвязанные задачи 1) исследование азеотропных свойств и всех возможных типов смесей по характеру равновесия между жидкостью и паром 2) изучение процессов ректификации и дистилляции в системе определенного типа при различных условиях. Из совместного решения указанных задач вытекают принципы построения технологических схем разделения веществ. [c.5]

Для расчета процесса ректификации идеальных многокомпонентных смесей Андервудом предложен аналитический метод определения минимального флегмового числа и числа теоретических ступеней, основанный на совместном решении уравнений материального баланса (V. 230) и (V. 231) и фазового равновесия (V. 222) при условии постоянства флегмовых чисел и коэффициентов относительной летучести. Для произвольного -го компонента из этих уравнений следует [c.555]

Б. Н. Михайловский разработал метод расчета ректификации идеальных многокомпонентных смесей для случая, когда исходная смесь поступает в колонну в виде кипящей жидкости. Этот метод основан на допущениях о постоянстве относительных летучестей, и количеств пара и жидкости (в моль ч) по высоте колонны. Б. Н. Михайловский предложил полуэмпириче-ские уравнения для, определения числа тарелок, минимального флегмового числа, состава продуктов разделения и состава смеси в районе ввода питания в колонну. [c.33]

Матричные методы расчета колонн многокомпонетной ректификации. Выделение этой группы методов возможно и несовсем правомерно, т,ак как, например, при использовании релаксационных методов задача также может быть сведена к решению систем линейных алгебраических уравнений методами матричной алгебры [227—250]. Впервые матричные методы в расчетах процессов ректифик,ации были использованы в работах [227, 228, 229], при этом системы уравнений, описывающие распределение температур, составов и величин потоков пара и жидкости по ступеням (разделения, решались независимо друг от друга методом Гаусса [238—243]. Матричные методы р,асче-та в свою очередь. различаются по двум основным признакам— методу решения систем уравнений математического описания, записанных б матричной форме, и используемым методом снижения размерности реш,аемой системы уравнений. Так был предложен метод сведения нелинейной системы уравнений к линейной, что вполне возможно при использовании метода Тилле—Гедеса для расчета распределения составов и метода Ньютона—Рафсона для определения температур на ступенях разделения [239]. Следует отметить, что реал.из,ац ия матричных методов, особенно в сочетании с методом Ньютона—Рафсона, требует использования ЭВМ с колоссальным объемом оперативных запоминающих устройств (необходимость хранения матриц коэффициентов систем уравнений и матриц величия частных производных от системы уравнений м,атематического описания по всем итерируемым переменным). Некоторое сокращение-размерности системы уравнений математического описания возможно лишь для случая расчета процессов ректификации идеальных смесей [228], но введение учета неидеальности смеси приводит к увеличению размерности задачи до первоначальной. Предлагалось также в сочетании с матричным методом расчета использовать концепцию реальной ступени разделения при введении заданной постоянной величины к. п. д. Мерфри [230]. Позднее матричные методы получили развитие в целом ряде работ [230—245]. В связи с широким использованием в расчетах процессов химической технологии методов квазилинеаризации эти методы нашли широкое применение и в расчетах процессов ректификации многокомпонентных смесей [241, 238, 239]. Так, например, метод квазилинеаризации позволяет существенно улучшить характеристики сходимости матричных методов расчета [237]. В пос- [c.56]

Методы ускорения сходимости итерационных схем расчета процесса многокомпонентной ректификации. Как уже отмечалось, с целью обеспечения возможности решения систем уравнений математического описания и ускорения сходимости итерационных процессов широко используются различные методы, классическим примером которых является метод 0- оррекцни составов [202, 265—268]. Некоторые аспекты использования этого метода уже рассматривались в разделе, посвященном методу независимого определения концентраций. Метод 0-коррекции обеспечивал возможность решения большинства задач рлсчета процесса многокомпоненттнои ректификации до тех пор, пока не были сняты допущения идеальности разделяемой смеси и/или концепции теоретической ступени разделения [ 130, 285]. Попытки расчетов процессов ректификации неидеальных смесей с использованием оригинального 0-метода коррекции во многих случаях не дали удовлетворительных результатов, что привело к необходимости разработки различных модификаций 0-метода [130, 221, 284—287]. Для расчета таких процессов разделения был разработан 0—2 -метод коррекции составов, для кото]рого величины корректирующих коэффициентов определялись как [c.63]

Программа расчета статических режимов процесса многокомпонентной ректификации с расчетом фазового равновесия по методу Вильсона, в основу которой положены ранее разработанные программы расчета процессов разделения идеальных и неидеальных смесей. Отличием данной программы является возможность задания начального приближения как расчетным путем, так и при введении его непостредственно с исходной информацией. Расчет проводится потарелочным методом по направлению от концов колонны к тарелке питания с уточнением составов по концам колонны через критерий вида [c.70]

Процессы ректификации многокомпонентных смесей наиболее распространены в промышленности. Однако, несмогря на это, степень их изученности недостаточна даже для решения вопроса о расчете распределения концентраций компонентов при ректификации идеальных смесей. [c.5]

Хаузену [173] удалось решить дифференциальное уравнение для идеальной трехкомпонентной смеси, а Вирн и Тийссен [174] разработали графический метод определения числа теоретических ступеней, основанный на приближенном представлении многокомпонентных смесей в виде бинарных. На эту возможность указал еще ранее Львов [1751, который в своей теоретической работе рассматривал процесс ректификации любой многокомпонентной смеси как процесс разделения, состоящий из совокупности параллельно [c.131]

Разработаны многочисленные методы расчета параметров процесса ректификации для идеальных многокомпонентных смесей, которые подробно изложены Торманном [177]-, а также Эллисом и Фрешуотером [178]. Особо следует отметить приближенную формулу Кольборна [179] и Андервуда [180], позволяющую определять минимальные флегмовые числа. Простой приближенный метод расчета минимального числа теоретических ступеней разделения при V = оо принадлежит Фенске [181], который с целью упрощения рассматривает многокомпонентную смесь как бинарную. При этом условно принимается, что в смеси преимущественно содержатся ключевые компоненты, температуры кипения которых образуют постепенно возрастающую последовательность, а разности температур кипения для различных соседних компонентов смеси примерно одинаковы. Если через обозначить содержание низкокипящего ключевого компонента, содержание которого в кубовом продукте невелико, а через х — содержание высоко-кипящего ключевого компонента, содержание которого невелико в головном продукте, то уравнение Андервуда—Фенске для расчета минимального числа теоретических ступеней разделения будет иметь вид [c.135]

Хаузену [136] удалось решить дифференциальное уравнение для случая идеальной тронной смеси Вик и Тийссен [137] разработали приближенный графический метод, рассматривающий многокомпонентные смеси как двойные смеси. На эту возможность указывал еще ранее Львов [138], который в фундаментальной теоретической работе рассматривал процесс ректификации любой многокомпонентной смеси как состоящий из отдельных параллельно протекающих процессов разделения двойных смесей. Важно, следовательно, выбрать такую двойную смесь, которая со стояла бы из наиболее трудно разделяемых ключевых компонентов (т. е. имела бы минимальное значение а), и в основу расчета положить кривую равновесия для зтой смеси. Для лабораторной практики этот способ рассуждения является самым рациональ ным для идеальных смесей, тем более что приближенные расчеты мон но подвергнуть проверке путем сравнительно простой опытной разгонки. [c.153]

В качестве примера смеси близкокипящих компонентов уже было рассмотрено разделение смеси н-гептан — метилциклогексан с помощью добавки анилина. Система метилциклогексан — толуол — неидеальная смесь (без азеотропной точки) кривая равновеспя асимптотически приближается к диагонали, и относительная летучесть Р и с. 231. Кривая равно- с повышением концентрации метил-весия для смеси метилцик- циклогексана стремится к 1 (рис. 231). логексан—толуол (неиде- Для получения чистого метилцикло-альная с есь без азеотроп гексана обычной ректификацией практически потребовалось бы бесконечно большое число теоретических тарелок. При добавлении 55 мол.% полярного растворителя (анилина) кривая равновесия становится по форме близкой к идеальной, и разделение очень упрощается. Экстрактивная ректификация также выгодна для разделения азеотроп ных смесей. Например, с помощью экстрагирующего агента (анилина) можно воздействовать на азеотропную смесь циклогексан — бензол таким образом, чтобы в дистиллате получить чистый циклогексан. Экстрактивную ректификацию целесообразно применять для разделения многокомпонентных смесей, содержащих компоненты, относящиеся к различным классам. [c.344]

Коп и Льюис [1751, развивая методЛьюиса и Мачесона, предложили графический ступенчатый метод расчета процесса ректификации многокомпонентных систем. Для каждого компонента идеальной многокомпонентной смеси строится изотерма фазового равновесия по уравнению у = Кх, при это.м [c.117]

ПоБомпонентдый метод расчета ороцессов ректификации и абсорбции в простых и сложных колоннах. Вначале рассмотрим алгоритмы численного расчета,, процессов ректификации и абсорбции идеальных многокомпонентных смесей в условиях равновесного контакта фаз. С целью сокращения записи излагаемого далее материала общую систему уравнений запишем для колонны, состоящей из N одинаковых ступеней, выражая покомпонентные потоки через мольные расходы компонентов. [c.155]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология